Votre propre voiture intelligente et au-delà HyperDuino+R V3.5R avec Funduino/Arduino : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Ceci est une copie directe de cet ensemble d'instructions ICI. Pour plus d'informations, rendez-vous sur HyperDuino.com.

Avec l'HyperDuino+R v4.0R, vous pouvez commencer un chemin d'exploration dans de nombreuses directions différentes, du contrôle des moteurs à l'exploration de l'électronique, de la programmation (codage) à la compréhension de la manière dont les mondes physique et numérique peuvent interagir. Avec tout ce que vous apprenez de nouveau, vos propres possibilités d'invention, d'innovation et de découvertes futures sont décuplées et plus encore.

Ce didacticiel particulier montre comment transformer une boîte en carton ainsi que des roues et des moteurs en une «voiture intelligente». C'est ce qu'on appelle souvent la robotique, mais c'est un sujet digne d'attention quant à ce qui différencie un automate (automates), des voitures intelligentes et un « robot » (voir aussi, l'origine du mot « robot »). Par exemple, ce « robot culbuteur » est-il vraiment un « robot », ou simplement un automate ?

Il peut sembler que les mots ne soient pas importants, mais pour nos besoins, nous considérons que les différences sont qu'un automate est quelque chose qui ne change pas son comportement en fonction d'une entrée extérieure. Il répète indéfiniment le même cours d'actions programmées. Un robot est quelque chose qui exécute différentes actions en réponse à différentes entrées. Dans une forme avancée, les niveaux de plusieurs entrées peuvent entraîner différentes actions. C'est-à-dire non pas une seule sortie par entrée, mais différentes actions basées sur une analyse programmée de plusieurs entrées.

La « smart car » explore cette gamme. Dans la forme la plus simple, une voiture intelligente est préprogrammée pour se déplacer selon une trajectoire prédéfinie. Le défi dans ce cas pourrait être de déplacer la voiture dans un « labyrinthe » préfabriqué. Cependant, à ce stade, le succès de la mission est totalement déterminé par l'ensemble préprogrammé d'actions, par exemple, avance 10, droite, avance 5, gauche, etc.

Au niveau suivant, une entrée telle que celle d'un capteur de distance peut inciter la voiture à s'arrêter avant qu'elle n'entre en contact avec cet obstacle et à faire un virage pour prendre une nouvelle direction. Ce serait un exemple d'une entrée, une action. C'est-à-dire que la même entrée (un obstacle) entraîne toujours la même sortie (un détour de l'obstacle).

À un niveau plus avancé, le programme peut surveiller plusieurs entrées, telles que le niveau de la batterie ainsi que le suivi de trajectoire et/ou l'évitement d'obstacles, et combiner tous ces éléments en une prochaine action optimale.

Dans le premier cas, le programme n'est qu'une séquence de mouvements. Dans les 2e et 3e exemples, le programme comprend une structure « si-alors » qui lui permet de faire différentes parties du programme en réponse aux entrées des capteurs.

Étape 1: Matériaux

Boîte HyperDuino ou similaire

HyperDuino+R v3.5R + Funduino/Arduino

Film adhésif transparent (OL175WJ) avec motif imprimé. (ou utilisez ce guide uniquement pour les moteurs et la roulette pouvant être imprimés sur papier)

Boîte de 4 piles AA plus 4 piles AA

2 motoréducteurs réducteurs

2 roues

1 roulette à billes

4 vis à métaux #4 x 40 1 ½ avec rondelle et écrou #4s

2 vis à métaux #4 x 40 ⅜ avec rondelle et écrou #4s

1 tournevis cruciforme/plat

1 capteur de portée à ultrasons HC SR-04

1 servomoteur 9g

1 boîtier de piles 4xAA

4 piles AA

1 pile 9v

1 télécommande IR et récepteur IR

1 module récepteur SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE

Capteur à ultrasons 1HC-SR04

2 câbles de raccordement à 3 fils.

2 câbles de raccordement 4 fils compatibles Grove.

1 câble Grove connecteur vers prises

1 étiquette adhésive blanche vierge

1 tournevis HyperDuino (ou similaire)

Étape 2: Construire la voiture intelligente

(Toutes les images fournies ci-dessus)

Préparer la boîte

Bien que le kit HyperDuino Robotics aurait pu inclure une base en plastique appelée "châssis" (prononcé "chass-ee"), nous pensons qu'il est beaucoup plus satisfaisant d'être aussi proche que possible de la construction "à partir de zéro" de votre voiture intelligente. Pour cette raison, nous commencerons par réutiliser la boîte en carton du kit HyperDuino Robotics lui-même.

Dans la boîte HyperDuino + R, vous trouverez un morceau de papier blanc à dos adhésif et un morceau de matériau transparent à dos adhésif avec des contours indiquant les positions de l'HyperDuino, du boîtier de batterie et des moteurs.

Il y a aussi des cercles indiquant où placer les cercles velcro adhésifs.

1. Retirez le support adhésif de l'étiquette en papier blanc et placez-le sur l'étiquette HyperDuino sur le dessus de la boîte. Remarque: ce motif adhésif est fourni pour donner un guide de mise en page pour une boîte spécifique, la boîte en carton MakerBit. Une fois que vous avez utilisé cette boîte, ou si vous souhaitez utiliser une autre boîte, vous pouvez utiliser ce fichier de patron pdf destiné à être imprimé sur papier, puis découper les guides du moteur (haut et bas = gauche et droite) et un des guides des roulettes. Vous pouvez coller le papier en place pendant que vous faites les trous, puis une fois qu'ils sont faits, retirez le motif en papier.

2. Dépliez la boîte HyperDuino+R pour qu'elle repose à plat. C'est probablement la partie la plus difficile du projet. Vous devrez en quelque sorte appuyer et soulever les languettes de chaque côté de la boîte hors des fentes situées au bas de la boîte. Vous constaterez peut-être que l'utilisation du tournevis HyperDuino pour pousser de l'intérieur du rabat vers l'extérieur aidera à libérer les rabats.

3. Retirez la moitié du support adhésif sur le matériau transparent sur le côté gauche (si le logo HyperDuino est « en haut »), et placez-le à l'intérieur de la boîte HyperDuino avec les demi-contours des fentes correspondant aux découpes sur le boîte. Faites de votre mieux pour aligner les deux lignes horizontales avec les plis du bas de la boîte HyperDuino+R.

4. Après avoir positionné le côté gauche du film transparent, retirez le support papier de la moitié droite et terminez de fixer le motif.

5. Utilisez la pointe cruciforme du tournevis HyperDuino inclus dans votre kit pour faire de petits trous pour les vis mécaniques qui maintiendront les moteurs en place. Il y a deux trous pour chaque moteur, plus un trou pour l'axe du moteur.

6. Continuez et faites deux autres trous pour la bille roulante.

7. Pour les axes des moteurs, utilisez l'outil de perçage en plastique bleu du kit HyperDuino pour faire le premier petit trou qui s'aligne avec les axes des moteurs. Ensuite, utilisez un stylo à bille en plastique ou similaire pour agrandir le trou à environ ¼ de diamètre.

8. Placez une rondelle sur chacune des vis à métaux longues (1 ½”) et poussez à travers les trous pour les moteurs depuis l'extérieur de la boîte. (Cela nécessite un peu de pression ferme, mais les vis doivent s'adapter parfaitement à travers les trous.)

9. Montez le moteur, qui a 2 petits trous qui correspondent aux vis mécaniques, sur les vis et fixez-le en place avec les écrous. Le tournevis HyperDuino sera utile pour serrer les vis, mais ne serrez pas trop au point d'écraser le carton.

10. Répétez l'opération pour l'autre moteur.

11. Repérez les cercles de velcro. Associez les cercles à crochets et boucles (flous) avec le support toujours attaché. Retirez ensuite le support du cercle de boucle (floue) et attachez chaque cercle où vous voyez les 3 contours chacun pour la carte HyperDuino et le boîtier de batterie. Après avoir placé, retirez le support du cercle de crochet.

12. Maintenant, placez soigneusement l'HyperDuino avec son support en mousse et le boîtier de la batterie (fermé et avec le côté de l'interrupteur « vers le haut ») sur les cercles velcro. Appuyez-les avec suffisamment de force pour qu'ils collent au dos adhésif des cercles.

13. Vous pouvez maintenant attacher les fils de la batterie et du moteur. Si vous regardez de très près, vous pouvez voir des étiquettes à côté de chacune des 8 bornes du moteur, étiquetées A01, A02, B01 et B02. Fixez le fil noir du moteur supérieur (« B ») à B02 et le fil rouge à B01. Pour le moteur inférieur (« A »), fixez le fil rouge du moteur inférieur (« A ») à A02 et le fil noir à A01. Pour établir la connexion, vous insérez doucement le fil dans le trou jusqu'à ce que vous sentiez qu'il s'arrête, puis soulevez le levier orange et maintenez-le ouvert pendant que vous poussez le fil environ 2 mm plus loin dans le trou. Relâchez ensuite le levier. Si le fil est correctement fixé, il ne sortira pas lorsque vous le tirerez doucement.

14. Pour les fils de la batterie, fixez le fil rouge à Vm du connecteur d'alimentation du moteur et le fil noir à Gnd. Les petits moteurs peuvent être alimentés par la batterie Arduino 9v, mais une batterie supplémentaire comme les quatre batteries AA, peut être utilisée pour alimenter les moteurs et est connectée à l'aide des 2 bornes en haut à gauche de la carte HyperDuino+R. Le choix vous appartient pour votre application particulière, et est configuré en déplaçant le "cavalier" vers une position ou l'autre. La position par défaut est à droite, pour alimenter les moteurs à partir de la pile 9v. Pour ces activités, où vous avez ajouté le boîtier de quatre piles AA, vous voudrez déplacer le cavalier vers la position « gauche ».

15. Enfin, pliez la boîte ensemble comme indiqué sur l'une des dernières images restantes.

16. C'est maintenant le bon moment pour insérer les deux vis à métaux de ⅜ avec les rondelles de l'intérieur de la boîte à travers les trous, et fixer l'assemblage de la boule à rouleaux avec les rondelles.

17. Fixez maintenant les roues en les appuyant simplement sur les essieux. Faites attention aux roues sur les essieux du moteur, de sorte que les roues soient bien perpendiculaires aux essieux, et pas plus inclinées que vous ne pouvez l'éviter. Des roues bien alignées donneront à la voiture une voie plus droite lorsqu'elle avance.

18. La dernière chose à faire pour l'instant est de faire un trou pour le câble USB. Ce n'est pas si facile à faire d'une jolie manière, mais avec un peu de détermination, vous serez en mesure de faire le travail. Regardez le connecteur USB sur la carte HyperDuino et la case indiquée « câble USB ». Suivez cela visuellement sur le côté de la boîte et utilisez le tournevis cruciforme HyperDuino pour faire un trou à environ 2,5 cm au-dessus du bas de la boîte et le mieux aligné possible au centre du chemin du câble USB. S'il est décentré, il sera un peu plus difficile plus tard de connecter le câble USB à travers le trou. Après avoir commencé le trou avec le tournevis, agrandissez-le davantage avec l'outil de perçage bleu, puis un stylo en plastique, et enfin passez à un Sharpie ou à tout autre outil de plus grand diamètre que vous pouvez trouver. Si vous avez un couteau Xacto, ce sera le mieux, mais ils peuvent ne pas être disponibles dans les salles de classe.

19. Testez la taille du trou avec l'extrémité du connecteur carré du câble USB HyperDuino. Le trou ne sera pas très joli, mais vous devrez le rendre suffisamment grand pour que le connecteur carré puisse y passer. Remarque: Après avoir fait le trou, le liquide de correction (« White-out ») est une façon de peindre sur le carton plus foncé exposé par le trou.

20. Pour fermer le couvercle de la boîte, vous devrez faire 2 coupes avec des ciseaux là où le rabat se heurterait autrement au moteur, et soit replier un peu le rabat résultant, soit le couper entièrement.

Étape 3: Codage d'un programme simple de « labyrinthe »

Le premier défi de programmation sera de créer un programme capable de « conduire » la voiture à travers un modèle.

Pour ce faire, vous devrez apprendre à utiliser le langage de programmation par blocs iForge pour créer des fonctions qui contrôleront les moteurs à l'unisson pour avancer et reculer, et également effectuer des virages à gauche et à droite. La distance parcourue par la voiture dans chaque partie de son trajet est déterminée par la durée de fonctionnement des moteurs et à quelle vitesse, vous apprendrez donc également à les contrôler.

Dans un souci d'efficacité dans ce tutoriel, nous allons maintenant vous diriger vers le document « Codage avec l'HyperDuino & iForge ».

Cela vous montrera comment installer l'extension iForge pour Chrome, créer un compte et créer des programmes de blocs qui contrôlent les broches sur l'HyperDuino.

Lorsque vous avez terminé, revenez ici et continuez avec ce didacticiel et apprenez à contrôler les moteurs à l'aide de l'HyperDuino.

Étape 4: Contrôle moteur de base

Au sommet de la carte HyperDuino "R" se trouvent des bornes à connexion facile qui vous permettent d'insérer un fil nu à partir d'un moteur ou d'une batterie. C'est ainsi qu'aucun connecteur spécial n'est requis, et vous êtes plus susceptible de pouvoir brancher des batteries et des moteurs "prêts à l'emploi".

Remarque importante: les noms « A01 » et « A02 » pour les connecteurs du moteur ne signifient PAS que les broches analogiques A01 et A02 les contrôlent. Les « A » et « B » ne sont utilisés que pour désigner les moteurs « A » et « B ». Les broches d'E/S numériques 3 à 9 sont utilisées pour contrôler tous les moteurs connectés aux bornes de la carte HyperDuino+R.

La batterie doit être choisie avec une capacité de puissance (milliampères-heures) et une tension appropriée aux moteurs que vous utilisez. 4 ou 6 piles AA dans une boîte comme celle-ci sont typiques:

Exemple d'Amazon: support de 6 piles AA avec connecteur 2,1 mm x 5,5 mm Sortie 9 V (photo 2)

Il est important de connecter correctement la polarité (positive et négative) au Vm (positif) et à Gnd (« masse » = négatif). Si vous connectez le fil positif d'une source d'alimentation à l'entrée négative (Gnd) de la connexion d'alimentation externe, une diode de protection bloque le court-circuit et, en même temps, les moteurs ne s'alimentent pas.

Le contrôleur de moteur peut contrôler soit:

Quatre moteurs à courant continu unidirectionnels connectés à A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Remarque: un seul moteur « A » et un seul moteur « B » peuvent être allumés en même temps. Il n'est pas possible d'allumer les quatre moteurs unidirectionnels en même temps.

Pin 8: haut, Pin 9: bas = Moteur A01 « on »

Pin 8: bas, Pin 9: haut = moteur A02 « on »

(Broches 8, 9: bas = les deux moteurs B éteints)

Pin 12: bas, Pin 13: haut = moteur B01 « on »

Pin 12: haut, Pin 13: bas = moteur B02 « on »

(Broches 12, 13: bas = les deux moteurs B éteints)

Deux moteurs CC bidirectionnels connectés à A01/A02 et B01/B02

Broche 8 = haut, broche 9 = bas = moteur A "avant*"

Broche 8 = bas, broche 9 = haut = Moteur A « inverse* »

(Broche 8 = faible, broche 9 = faible = moteur A « arrêt »)

Broche 12 = haut, broche 13 = bas = Moteur B "avant*"

Broche 12 = bas, broche 13 = haut = Moteur B « inverse* »

(Broche 12 = faible, broche 13 = faible = Moteur B « off »)

(*sous réserve de la polarité du câblage du moteur et de l'orientation du moteur, de la roue et de la voiture robotique.)

Un moteur pas à pas connecté à A01/A02/B01/B02 et Gnd

Les limites de tension et de courant du contrôleur de moteur HyperDuino sont de 15 V et 1,2 A (moyenne)/3,2 A (crête) sur la base du circuit intégré de contrôleur de moteur Toshiba TB6612FNG.

Moteur « A »: connectez-vous à A01 et A02

(Regardez les deux dernières photos pour la démonstration)

Vitesse du moteur

La vitesse des moteurs A et B est contrôlée par les broches 10 et 11, respectivement:

Vitesse du moteur A: broche 10 = PWM 0-255 (ou définir la broche 10 = HAUT)

Vitesse du moteur B: broche 11 = PWM 0-255 (ou définir la broche 11 = HAUT)

En fonctionnement unidirectionnel (quatre moteurs), le contrôle de vitesse de la broche 10 fonctionne pour les deux moteurs "A" et la broche 11 pour les deux moteurs "B". Il n'est pas possible de contrôler indépendamment la vitesse des quatre moteurs.

Moteurs de faible puissance (moins de 400ma)

Le contrôleur de moteur peut utiliser une source de batterie externe jusqu'à 15 V et 1,5 ampères (2,5 ampères momentanément). Cependant, si vous utilisez un moteur qui peut fonctionner sur 5-9v et utilise moins de 400ma, vous pouvez utiliser le cavalier noir à côté des connecteurs d'alimentation du moteur et le déplacer vers la position "Vin". La position alternative, "+VM" est pour l'alimentation externe.

Activité de voiture intelligente

Une fois votre voiture intelligente assemblée, vous pouvez maintenant passer à l'activité Voiture intelligente où vous apprendrez à programmer votre voiture.